Электромагнитные колебания. Квантовая теория излучения. Иваницкая Ж.Ф. - 136 стр.

             Физика. Лабораторный практикум
     Процесс излучения может быть как спонтанным (самопроиз-
вольным), так и стимулированным (индуцированным). Спонтан-
ное излучение происходит без воздействия на атом и обусловлено
лишь неустойчивостью его возбужденного состояния из-за взаи-
модействия его электронов с вакуумом. Физический вакуум не
является абсолютной пустотой, представляет собой состояние ма-
терии с наименьшей энергией. В таком состоянии минимальна
энергия электромагнитного поля. Взаимодействуя с возбужденным
атомом, это поле может отобрать у атома энергию в виде спонтан-
но испущенного фотона. Различные электроны различных атомов
спонтанно излучают независимо друг от друга фотоны различных
частот, распространяющиеся в различных направлениях. У этих
                             r
фотонов колебания векторов E ориентированы произвольно, по-
этому такие фотоны не поляризованы и не когерентны.
    Если возбужденные атомы облучить электромагнитной вол-
ной частоты ν, для которой выполняется равенство (1) только для
одного из электронных переходов (например, переходов 5S – 2P),
то такие атомы могут дать излучение (стимулированное), в кото-
ром точно совпадает состояние испущенного фотона с со-
стоянием стимулирующего фотона. Оба фотона имеют одина-
ковые частоты (длины волн), значит, это излучение
монохроматично, фотоны имеют одинаковые фазы, следователь-
но, это излучение когерентно, а так как одинаково направление
                      r
колебаний векторов E , значит, это излучение поляризовано.
Кроме того, оба фотона имеют одинаковое направление движения,
поэтому можно получить узконаправленные пучки когерентных
фотонов большой интенсивности.
    Процесс стимуляции возбужденных атомов с помощью облу-
чения называется оптической накачкой.

      3. Принцип когерентного усиления излучения

    Поместим смесь атомов гелия и неона (в простейшем случае)
между двумя плоскими зеркалами, одно из которых частично про-
зрачно для генерируемого света, второе полностью отражает его
(рис. 2). Здесь G – генератор напряжения для возбуждения атомов
гелия и неона. С помощью генератора непрерывно пополняются

                             136